Kontrol Adaptif

download Kontrol Adaptif

of 38

  • date post

    18-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    760
  • download

    31

Embed Size (px)

Transcript of Kontrol Adaptif

1

Praktek Sistem Kontrol Adaptif Kontrol Adaptif adalah metode pengontrolan yang digunakan oleh alat kontrol sehingga dapat beradaptasi dengan sistem yang dikontrol. Kontrol Adaptif masih memerlukan batasbatas dari perubahan parameter terhadap waktu, sesuai dengan perubahan hukum kontrol itu sendiri. Secara umum sistem kontrol dapat dikelompokkan sebagai berikut: 1. Sistem kontrol open loop 2. Sistem kontrol closed loop Sistem kontrol open loop

Sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengendalian Keluaran tidak diukur atau diumpan balikkan untuk dibandingkan dengan masukan

Sistem kontrol closed loop

Sistem kontrol yang sinyal keluarannya berpengaruh langsung pada aksi pengontrolan Sistem kontrol berumpan balik

Sistem kontrol modern Kompleksitas tinggi Berbasis komputer Kontrol optimal

2

Kontrol adaptif Kontrol cerdas (learning control)

ATMEL AVR ATmega32 Mikrokontroler ATmega32 merupakan Mikrokontroler generasi AVR (Alf and Vegards Risk processor) [2]. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock. Pada perancangan sistem kontrol ini dipilih Mikrokontroler jenis ATMEL AVR RISC dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. ATMEL AVR RISC memiliki fasilitas lengkap dan harga relatif murah. 2. Kecepatan maksimum eksekusi instruksi Mikrokontroler mencapai 16 MIPS (Million Instruction per Second), 3. Konsumsi daya yang rendah jika dibandingkan dengan kecepatan eksekusi instruksi.1. Ketersediaan kompiler C (CV AVR) yang memudahkan user untuk memprogram

menggunakan bahasa C.

Gambar 2.31 Konfigurasi Pin ATmega32 [1] Konfigurasi pin ATmega32 dapat dilihat pada Gambar 2.31. Secara fungsional konfigurasi pin ATmega32 sebagai berikut : 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

3

2. GND merupakan pin ground. 3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus untuk Timer/Counter, Komparator analog, dan SPI. 5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk TWI, Komparator analog, functions of the JTAG interface dan Timer Oscilator. 6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk Komparator analog, Interupsi eksternal, dan Komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset Mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC. ATmega32 memiliki 4 buah port input/output 8 bit, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, dan PORTD. Selain sebagai input/output masing masing port juga memiliki fungsi yang lain. PORTA dapat difungsikan sebagai ADC (Analog to Digital Converter), PORTB dapat difungsikan sebagai SPI (Serial Peripheral Interface) communication. Fungsi-fungsi yang lain dapat dilihat pada datasheet ATmega32.

Gambar 2.32 Diagram Blok Fungsional ATmega32 [1]

4

Pada Gambar 2.32 memperlihatkan ATmega32 memiliki bagian sebagai Berikut: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register. 5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 2 Kbyte. 7. Memori Flash sebesar 32 Kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1K byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial, kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 13. Mikroprosessor 8 bit berbasis RISC kecepatan maksimal 16 MHz. Perangkat input/output digunakan oleh prosessor untuk berkomunikasi dengan dunia luar. Fasilitas input/output merupakan fungsi Mikrokontroler untuk dapat menerima sinyal masukan (input) dan memberikan sinyal keluaran (output). Contoh pemakaian perangkat i/o adalah serial komunikasi pada keyboard, tampilan LCD dan sinyal interupsi dari luar. Sinyal input maupun sinyal output adalah berupa data digital 1 (high, mewakili tegangan 5 volt) dan 0 (low, mewakili tegangan 0 volt). Mikrokontroler ATMEGA 32 memiliki 4 buah PORT 8 bit bidirectional yang dapat difungsikan sebagai PORT input maupun PORT output yaitu PORTA, PORTB , PORTC, dan PORT D. Register digunakan untuk mengatur fungsi dari pin-pin pada tiap port. Register dapat dianalogikan sebagai kumpulan switch on/off yang digunakan untuk mengaktifkan fungsi apa yang akan dipakai dari port Mikrokontroler. Pada setiap port pin terdapat 3 buah register 8 bit: DDRxn, PORTxn, dan PINxn. Register DDRxn digunakan untuk menentukan arah dari pin yang bersangkutan. Jika DDRxn diberikan nilai 1 (high), maka pin digunakan sebagai output. Jika DDRxn diberikan nilai 0 (low), maka pin difungsikan sebagai input. Register PORTxn digunakan untuk mengaktifkan pull-up resistor (pada saat pin difungsikan sebagai input), dan memberikan nilai keluaran pin high/low (pada saat

5

difungsikan sebagai output). Konfigurasi PORTxn dan DDRxn dapat dilihat pada Tabel 3.3 dibawah. Tabel 3.3 Konfigurasi port pin ATMEGA 32 [2]

Tri-state adalah kondisi diantara high dan low, atau biasa disebut dengan keadaan mengambang (floating). Kondisi tri-state sangat dihindari dalam dunia digital. Keypad Fungsi dari keypad dalam praktek digunakan untuk memasukkan nilai suhu yang dikehendaki. Disamping itu untuk menjalankan dan mematikan kerja sistem kontrol.

Gambar 3.5 Keypad 4x4 Keypad sering digunakan sebagai suatu input pada beberapa peralatan yang berbasis mikroprosesor atau Mikrokontroler. Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan kolom. Agar Mikrokontroler dapat melakukan scan keypad, maka port mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika low 0 dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada tombol yang ditekan,

6

maka Mikrokontroler akan melihat sebagai suatu logika high 1 pada setiap pin yang terhubung ke baris. Tampilan LCD Pada prektek menggunakan LCD M1632 2x16, fungsi dari LCD untuk menampilkan nilai suhu yang dikehendaki dan manampilkan nilai suhu yang terukur.

Gambar 3.7 Tampilan LCD 2x16 Pada Tabel 3.1, dibawah ini menunjukkan fungsi dari masing-masing pin Tabel 3.1 Fungsi pin LCD 2x16

Sedangkan hubungan antara kaki LCD dan Mikrokontroler pada prektek adalah sebagai berikut:

7

Gambar 3.8 Hubungan LCD 2x16 dengan Mikrokontroler ADC Dalam merancang perangkat sistem kontrol berbasis Mikrokontroler , diperlukan suatu interface antara besaran analog yang dibaca oleh sensor dengan Mikrokontroler, sebab Mikrokontroler hanya mampu mengolah data dalam bentuk diskrit sehingga diperlukan perangkat yaitu Analog To Digital Convertion (ADC). Agar hasil pembacaan suhu yang terukur dapat mencapai rentang suhu pada obyek prektek, maka perlu diatur tegangan acuan eksternal (Vref). Tegangan acuan eksternal berfungsi menentukan besarnya resolusi ADC dan dapat diatur dengan memberikan referensi rangkaian eksternal Vref pada modul ATmega32. Rangkaian tegangan acuan eksternal yang digunakan adalah sebagai berikut:+5 V

R 31 k

R 45 k

D 12 7 V V ffp = .2 V lt re in 2 8 o V R

5 K

Gambar 3.11 Tegangan referensi eksternal ADC Tegangan acuan sebesar Vreff=2,283 volt dihasilkan dengan memutar variabel resistor 5Kohm. Contoh: Agar hasil pembacaan suhu yang terukur dapat mencapai rentang suhu pada obyek prektek, maka perlu diatur tegangan acuan eksternal (Vref).

8

Gambar 3.10 Penguat noninverting untuk LM35 Besar penguatan rangkaian noninverting adalah: A = 1+(Rf/Ri) = 1+(R2/R1) = 1+(12K/10K) =1+1.2 = 2,2 (terukur 2,23 kali) Vout LM35 = Suhu * 10 mV ADC = (Vout LM35 x Resolusi ADC) / Vref (3.1) Vout adalah tegangan keluaran LM35 dan Vref adalah tegangan acuan yang digunakan oleh tegangan acuan eksternal modul ATmega32. Jika menggunakan tegangan acuan 2,283 Volt eksternal maka tingkat keluaran ADC untuk 91,5 derajat Celsius dapat dihitung sebagai berikut: ADC = ((91,5 x 10mv) x 2,23 x 1024) / 2,283 = 915,2 Vreff=2,283 volt Dengan pembagian hasil dengan 10, sehingga didapatkan 91,5, ini adalah nilai temperatur yang tepat yang terukur oleh sensor. PWM Keluaran PWM berfungsi mengatur seberapa besar daya yang diberikan oleh kontrol ke modul pengendali. Modul pengendali dapat menerima rentang tegangan masukan sebesar 1-5Volt DC untuk proses pengendalian 0-100%. Seting PWM menggunakan mode Fast PWM dengan nilai maksimum FFH=255 untuk Duty cycle sebesar 100%. Tegangan rata-rata dari Duty cycle 0-100% keluaran PWM masih berupa gelombang kotak sehingga perlu diratakan menjadi tegangan DC 0-5Volt. Besar tegangan yang dihasilkan merupakan

9

perbandingan periode ton dan toff dikalikan dengan amplitudonya. dengan rumus sebagai berikut: Vrms= (ton/ton+toff).Vdc

Contoh:1

Gambar 3.24 Keluaran PWM dengan variasi data register OCR2 Osiloskop hasil

Pada Gambar 3.24 memperlihatkan hasil pengamatan melalui tampilan PWM diambil melalui Pin PD.7 (OC2).

keluaran PWM yaitu dengan memberikan nilai 0 sampai 255 pada register OCR2. Keluaran

1 2 2

(a). OCR2=50

(b). OCR2=150

(c). OCR2=250

Gambar 3.24 Keluaran PWM dengan variasi data register OCR2

10

Praktikum 1Dengan menggunakan program simulator rancanglah keypad 4x4 untuk memasukkan nilai Set Point ke dalam tampilan LCD 2x16 Peralatan : a. IC ATmega 32 b. LCD 2x16 di PORTC c. Keypad 4x4 (modifikasi) di PORTB Proses praktikum: 1. Ambil